Effects of Starting Time and Impeller Geometry on the Hydraulic Performance of a Centrifugal Pump

Nouha, Kchaou; Elaoud, Sami; Chalghoum, Issa; Bettaieb, Noura

doi:10.1007/978-3-319-66697-6_57

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“…Por otro lado la investigación también revela que la rugosidad superficial de la cubierta del impulsor tiene una influencia significativa sobre el rendimiento de la bomba y reduce la potencia en el eje [20]. Con base en las pérdidas hidráulicas en la bomba, se ha modelado tomando en cuenta la relación entre los parámetros hidráulicos y parámetros geométricos, como son el coeficiente de altura, el coeficiente de velocidad y el coeficiente de caudal [21]. Posteriormente, se ha generalizado el método de Neumann con el fin de minimizar la suma de todas las pérdidas de energía en las bombas de paletas fuera de las condiciones de trabajo [22].…”

Section: Introductionunclassified

Optimización energética de bombas centrífugas a través de un análisis paramétrico en CFD y modelos de pérdida de energía

2020

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Introducción− La optimización energética de bombas centrífugas comprende diversas formas de estudio, entre ellas, la aplicación de análisis paramétricos sobre una bomba centrífuga comercial, generando cambios dimensionales que puedan ser estudiados a través de CFD y que permitan obtener una configuración paramétrica con mejores niveles de eficiencia. Adicionalmente, la incorporación de modelos de pérdida de energía sobre los análisis paramétricos, permite comprender de forma más detallada las causas de reducción de eficiencia bajo distintas condiciones de operación. Objetivo− En este estudio se busca optimizar una bomba centrifuga usando análisis paramétrico en CFD y modelos de perdida de energía, con el fin de mejorar la eficiencia energética. Metodología− Se realizó un análisis energético que combina estudios paramétricos y modelos de pérdida de energía, aplicando la dinámica de fluidos computacional (CFD) por medio del software OpenFOAM. Los modelos constaron de 4 configuraciones geométricas: número de álabes, diámetro de salida, ángulo de salida y espesor de salida del impeler. Los modelos energéticos para el estudio de pérdidas de energía se basaron en turbulent kinetic energy (TKE) y el comportamiento de la eficiencia hidráulica. Resultados− Finalmente, se obtuvo que el parámetro que tuvo mayor influencia en la eficiencia y la turbulencia fue el aumento del espesor, disminuyendo las pérdidas de energía más influyentes sobre el desempeño de la bomba, logrando aumentos en la eficiencia de 4.71% y reducción de la TKE en 4.24 m2/s2 respecto a la bomba original. Conclusiones− La interface entre el impulsor y la voluta genera turbulencia por el gradiente de velocidad presente en las partículas, debido a que pasan de altas velocidades a un medio de baja velocidad. Las configuraciones que aumentaban el área de flujo entre los álabes presentaban mayores niveles de eficiencia, al permitir desplazar una mayor cantidad de fluido, permitiendo un comportamiento de las velocidades más adecuado, reduciendo las pérdidas debida a la fricción del fluido con las paredes de la voluta.

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Section: Introductionunclassified

Optimización energética de bombas centrífugas a través de un análisis paramétrico en CFD y modelos de pérdida de energía

2020

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“…Fu et al [21] found there are severe unsteady vortex flows in the vaneless space near the conditions under which the hydraulic torque on the runner equals to zero. Nouha et al [22] found that the pump dynamic behavior with the impeller geometry during the starting periods. Tao et al [23] found that the increase in the volute casing flow area is helpful to improve the operation stability of the pump.…”

Section: Introductionmentioning

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Transient Characteristics of Water-Jet Propulsion with a Screw Mixed Pump during the Startup Process

Han

Zhang

et al. 2020

Mathematical Problems in Engineering

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In order to investigate the transient hydrodynamic characteristics of water-jet propulsion with a screw mixed pump during the startup period and to overcome the difficulties in measuring the transient process parameters over a very short period of time, a method based on a flume experiment combined with computational fluid dynamics (CFD) is proposed. The thrust and torque of the pump-jet propulsion according to mooring status at different rotational speeds were measured by the test, which provided a group of data for the boundary and initial conditions of the numerical calculation of the user-defined function (UDF). Consecutive changes in the parameters of the water-jet propulsion dynamics can be captured from the numerical simulation of the startup process with the UDF. Thus, the transient hydrodynamic characteristics of water-jet propulsion according to time or rotation speed were obtained. The results show that the relationship between the thrust or torque of the water-jet propeller and pump rotational speed is close to the quadratic functions. The energy characteristic parameters of screw mixed water-jet pump, such as the flow rate, head, shaft power, and efficiency, rapidly increase and decrease and then remain relatively stable.

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Effects of Starting Time and Impeller Geometry on the Hydraulic Performance of a Centrifugal Pump

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Optimización energética de bombas centrífugas a través de un análisis paramétrico en CFD y modelos de pérdida de energía

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